man coronary atherosclerotic plaques // JACC. – 2006. –

man coronary atherosclerotic plaques // JACC. – 2006. –
Vol. 47. – P. 1143-1149.
21. Rigat B., Hubert Ch., Alhenc-Gelas F., et al. An
insertion/deletion polymorphism in the angiotensin I-converting enzyme gene accounting for half the variance of
serum enzyme levels // J. Clin. Invest. – 1990. – Vol. 86. –
P. 1343–1346.
22. Schürks M., Zee R., Buring J., et al. ACE D/I polymorphism, migraine, and cardiovascular disease in women // Neurology. – 2009. – Vol. 72. – P. 650-656.
23. Undas A., Brummel K., Musial J., et al. PlA2 polymorphism of ß3 integrins is associated with enhanced
thrombin generation and impaired antithrombotic action of
aspirin at the site of microvascular injury // Circulation. –
2001. – Vol. 104. – P. 2666-2672.
24. Weiss L.A., Abney M., Parry R., et al. Variation in ITGB3 has sex-specific associations with plasma lipoprotein (a) and whole blood serotonin levels
in a population-based sample // Hum Genet. – 2005. –
Vol. 117. – P. 81-87.
Координаты для связи с авторами: Муслимова Эльвира Фаритовна – младший научный сотрудник лаборатории молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики ФГБНУ «Научно-исследовательский институт кардиологии», тел. +7-960-971-70-67, e-mail: muslimovef@yandex.ru; Реброва Татьяна Юрьевна – канд.
мед. наук, научный сотрудник лаборатории молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики ФГБНУ
«Научно-исследовательский институт кардиологии», e-mail: rebrova@cardio-tomsk.ru; Серебрякова Виктория
Николаевна – канд. мед. наук, старший научный сотрудник отделения популяционной кардиологии с группой научно-медицинской информации, патентоведения и международных связей ФГБНУ «Научно-исследовательский институт кардиологии», e-mail: vsk75@yandex.ru; Афанасьев Сергей Александрович – д-р мед. наук,
профессор, зав. лабораторией молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики ФГБНУ «Научно-исследовательский институт кардиологии», e-mail: tursky@mail.ru; Трубачева Ирина Анатольевна – д-р мед. наук,
зав. отделением популяционной кардиологии с группой научно-медицинской информации, патентоведения и
международных связей ФГБНУ «Научно-исследовательский институт кардиологии», e-mail: tia@cardio.tsu.ru.
УДК 611.81/.612.823:599,323,4-092.9
Б.Я. Рыжавский, Е.М. Литвинцева
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МАССЫ
ГОЛОВНОГО МОЗГА С МАССОЙ ТЕЛА У КРЫС
Дальневосточный государственный медицинский университет, 680000, ул. Муравьева-Амурского, 35, тел. 8-(4212)-76-13-96, e-mail: паuка@mail.fesmu.ru, г. Хабаровск
Ре з юме
Проведен анализ взаимоотношений массы тела с абсолютной и относительной массой головного мозга (ГМ).
Установлено, что увеличение массы тела сочетается с увеличением абсолютной и уменьшением относительной
массы ГМ. Рассмотрено возможное влияние изменений размерных характеристик ГМ на его микроструктуры.
Ключевые слова: масса тела и мозга, морфометрия, акселерация.
B.Ya. Ryzhavskii, Е.М. Litvintseva
INTERRELATION OF TOTAL AND RELATIVE BRAIN MASS AND BODY MASS IN RATS
Far Eastern State Medical University, Khabarovsk
Summar y
The authors cinducted the analysis of interrelation of body mass with a total and relative mass of the brain. The authors
found out that body mass increase goes together with the increase of total and decrease of relative brain mass. The analysis
of potential changes of measureing characteristics of the brain and its effect on cerebral mictostructures was carried out.
Key words: body and brain mass, morphometry, acceleration.
Анализ литературы [1, 2, 4, 6, 9-12] свидетельствует о том, что абсолютная и, в меньшей степени,
относительная масса головного мозга (ГМ) часто
используются при изучении этого органа. При этом
нередко указывается, что между первым из этих показателей и интеллектом нет прямой связи. Эти положения приводятся, в частности, в учебниках и руководствах морфологического и физиологического
84
Результаты и обсуждение
профиля [5, 6]. С другой стороны, большая масса ГМ
человека рассматривается как видовая особенность,
обусловливающая его высокие интеллектуальные
способности. Наличие у животных некоторых видов
(например, у дельфинов, китов, слонов) более крупного, чем у человека, ГМ при этом нарушает постулат
о том, что большой ГМ – условие и, тем более, гарантия наиболее развитого интеллекта. Для «выхода»
из этого противоречия приводится довод о том, что у
этих животных относительная масса ГМ значительно
меньше, чем у человека. Этот факт не вызывает сомнений, но оставляет непонятным ответ на вопрос о
том, почему и каким образом ГМ, имеющий небольшую относительную массу (и большую абсолютную),
обусловливает меньший уровень интеллекта, чем
имеющий меньшую абсолютную и большую относительную.
Анализ этих неясных вопросов может приобретать дополнительный интерес, в связи с тем, что как у
животных, так и у человека могут наблюдаться очень
масштабные популяционные изменения темпов развития – акселерация и ретардация. Эти процессы наблюдались, в частности, в ХХ веке в разных странах,
включая СССР и Россию. Важными проявлениями акселерации служат ускорение темпов роста, массы тела,
темпов полового созревания [3, 8]. В наших работах
ранее было показано, что акселерация сопровождается, кроме того, рядом морфометрических отклонений
нейронов коры ГМ [6, 7]. Настоящая работа является
продолжением данных исследований и посвящена анализу не до конца выясненных взаимоотношений таких
взаимосвязанных показателей развития как масса тела,
абсолютная и относительная масса ГМ и некоторых
морфометрических характеристик коры ГМ крыс препубертатного возраста, в котором ГМ по важнейшим
морфологическим параметрам очень близок к ГМ
взрослых животных [6].
Полученные результаты свидетельствуют, что
средняя масса тела исследованных крыс составляла
86±2,7 г, абсолютная масса ГМ – 1 506±12 мг, относительная – 1 790±46 мг/100 г. У животных, отнесенных к нижнему квартилю, эти показатели равнялись
67±1,2 г, 1 440±12 мг и 2 150 мг/100 г соответственно. У крыс из средних (2-го и 3-го) квартилей масса
тела была большей, чем у крыс из нижнего квартиля
на 25,3 %, абсолютная масса ГМ – на 4,1 %, у крыс из
верхнего квартиля – соответственно на 56,7 % и 8,6 %.
Эти результаты свидетельствуют, с одной стороны, о
том, что увеличение массы тела у растущих крыс сопровождается ростом массы ГМ, а с другой – о том,
что зависимость этих показателей не является пропорциональной, то есть рост массы тела сравнительно
слабо влияет на рост массы ГМ. Вследствие этого у
крыс, отнесенных по массе тела к верхнему квартилю,
относительная масса ГМ была меньше, чем у крыс из
нижнего квартиля на 44,4 %, у крыс из средних квартилей – на 20,6 %. Коэффициент корреляции между массой тела и абсолютной массой головного мозга равнялся +0,66, между массой тела и относительной массой
ГМ составлял -0,97.
Таким образом, «укрупнение» животных, увеличение массы их тела сочетается с изменениями показателей, оцениваемых как разнонаправленные с точки зрения влияния на функциональные характеристики ГМ:
увеличение абсолютной массы ГМ, с одной стороны,
и существенное уменьшение относительной, с другой.
Вследствие этого вопросы о связи разной абсолютной
и относительной массы органа с функциональными
различиями ГМ животных разных видов сохраняются
и при анализе морфофункциональных взаимоотношений при изучении мозга у представителей одного вида.
Полученные данные показывают, что абсолютная
масса ГМ в пределах каждого квартиля может довольно значительно варьировать (табл. 1). Поэтому в
каждом квартиле на основании сопоставлений с показателями всей исследованной выборки можно условно
выделить малую, среднюю и большую массу органа. В
результате различий этих показателей и относительная масса ГМ в каждом квартиле может различаться.
При ее сравнении с величинами, характеризующими
всю выборку, относительная масса мозга может быть
оценена, как представлено в таблице 2. Из нее следует,
что у крыс из нижнего квартиля она может быть «выше
средней», «высокой» или «очень высокой». В верхнем
квартиле – это «очень малая», «значительно меньше
средней».
Поскольку мозг животных, принадлежавших к
средним квартилям, имел абсолютную массу меньше
всего на 4,3 %, а относительную – больше на 16,4 %
(табл. 1) по сравнению с таковой у крыс из верхнего
квартиля, можно полагать, что у животных из средних
квартилей вероятна возможность высоких показателей
как абсолютной, так и относительной массы ГМ. Приведенные в таблице 1 минимальные и максимальные
величины подтверждают данное положение. В то же
время, их анализ у крыс из верхнего квартиля свидетельствует о том, что после достижения массы тела
Материалы и методы
Исследованы 40-дневные животные из 5 пометов
разной численности. Все они являлись потомством
4-5-месячных интактных самок и самцов, которые
содержались в условиях одного вивария, корм и воду
получали ad libitum. 2 помета были многочисленными
и состояли из 24 крысят. 3 помета были малочисленными и состояли из 11 крысят. При этом мы учитывали, что крысята в малочисленных пометах имеют
ряд признаков акселерации, в частности, отличаются
ускоренным ростом массы тела [7]. Забой животных
проводили в возрасте 40 суток (препубертатный период) декапитацией, определяли массу тела, мозга,
полушария. Левое полушарие фиксировали в жидкости Карнуа. Затем его разрезали в переднетеменной
(ПТД) и собственно теменной долях (СТД), заливали
в парафин, готовили срезы толщиной 7 мкм, которые
окрашивали метиленовым синим, а также галлоцианином на нуклеиновые кислоты по Эйнарсону. В ПТД
и СТД измеряли толщину коры, слоя I, а также число
нейронов в стандартной площади среза (численная
плотность) в слое II и V этих долей коры. Полученные результаты обрабатывали с помощью программы
Statistica 6.
85
определенной величины ее дальнейшее увеличение
уже мало влияет на абсолютную массу ГМ. При этом
даже максимальная относительная масса органа в данной группе была значительно меньшей, чем средняя
вовсей исследованной выборке(1 579 мг/100 г против
1 790±46 мг/100 г). В противоположность этому, у животных с малой массой тела (нижний квартиль) даже
минимальная относительная масса ГМ (2 031 мг/100 г)
была намного больше чем средняя у всех исследованных животных. Закономерности, найденные при анализе относительной и абсолютной массы ГМ, полностью проявляются и при изучении массы полушария.
Представленные результаты получены на неполовозрелых растущих животных, однако они полностью
согласуются с нашими данными, отражающими соотношения исследованных показателей у половозрелых
крыс [6, 7], и могут на них экстраполироваться.
Ранее нами было показано, что отличия массы ГМ
у крыс сочетаются с морфометрическими различиями
коры, ее нейронов. Представленные результаты могут
служить, кроме того, основанием для предположения
о том, что сами различия размеров ГМ могут являть-
ся фактором, обусловливающим ряд других различий
органа. Приведенные данные свидетельствуют о том,
что большая величина массы мозга у животных не сопровождалась увеличением толщины коры (табл. 1).
Вследствие этого происходит уменьшение объемной
доли коры в полушарии, то есть меняться соотношение
объемов коры и «остального мозга» в пользу последнего. Результатом этого, по-видимому, будет увеличение «нагрузки» на нейроны коры. Кроме того, логично
также полагать, что с увеличением размеров ГМ увеличиваются межнейронные расстояния, особенно –
применительно к связям между отдаленными друг от
друга ядрами или между корой и ядрами мозга. Это, в
свою очередь, должно влиять как на длину отростков
нейронов (осевых цилиндров в нервных волокнах) и
нагрузку на перикарионы, так и на число или/и размеры олигодендроцитов, формирующих оболочки нервных волокон. Наконец, значительное снижение относительной массы ГМ у животных с большой массой
тела увеличивает нагрузку, связанную с регуляцией
мозгом различных систем организма.
Таблица 1
Влияние различий массы тела на некоторые показатели развития головного мозга крыс препубертантного возраста
Группа животных
Показатели
Нижний квартиль
(масса тела <70 г)
2 средних квартиля
(масса тела – 70-96 г)
Верхний квартиль
(масса тела >96 г)
Масса тела, г
67±1,2 (60,5-69,6)
84±2 (70-96)
105±12,1 (97,2-112,9)
Масса мозга
абс. мг
отн. мг/100г
1440±12(1398-1498)
2150±32 (2031-2333)
1499±13(1416-1626)
1782±38 (1464-2114)
1564±20 (1454-1607)
1489±21 (1403-1579)
528±9 (488-568)
789±17 (698-876)
555±11 (467-660)
659±16 (537-814)
611±17 (513-704)
582±18 (521-661)
ПТД, мкм
Кора
Слой 1
1637±17 (1568-1701)
158±6 (138-190)
1571±11 (1566-1659)
144±13 (133-190)
1628±33 (1516-1792)
150±4,5 (133-171)
Численная плотность нейронов, ПТД
Слой II
Слой V
22,1±0,8 (19,2-25,4)
6,9±0,2 (6-8,2)
19,6±0,8 (15,6-26)
6,8±0,2 (5,6-9,4)
17,2±0,4 (15,2-18,4)
6,6±0,2 (6-7,4)
СТД, мкм
Кора
Слой 1
1410±38 (1214-1544)
160±6 (131-181)
1347±14(1285-1504)
136±14 (124-181)
1250±27 (1123-1342)
14316 (124-169)
Численная плотность нейронов, СТД
Слой II
Слой V
19,2±0,5 (17,8-22,4)
6,9±0,2 (6-8,2)
20,7±0,6 (16,6-25)
7,2±0,3 (6,8-11)
19,2±0,5 (17,8-22,4)
6,9±0,2 (5,8-8)
Масса полушария
абс., мг
мг/100г
Таблица 2
Представленные данные, полученные при изучении взаимоотношений массы тела и ГМ у крыс,
вместе с нашими предыдущими исследованиями, говорят о сложности и важности взаимодействия размерных макрохарактеристик ГМ и свойствами его
микроструктур. По нашему мнению, заслуживает изучения вопрос, насколько выявленные закономерности проявляются у других видов, прежде всего, человека, и как они реализуются в процессе акселерации
и ретардации.
Варианты взаимоотношения массы тела с абсолютной
и относительной массой мозга
Масса
тела
Малая
Средняя
Большая
Масса ГМ
Масса ГМ относительная
абсолютная
малая
выше средней в популяции
средняя
большая
большая
очень большая
малая
малая
средняя
средняя
большая
большая
малая
очень малая
средняя
значительно меньше средней в популяции
большая
меньше средней в популяции
Л и т е р а тур а
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. –
3. Година Е.З. Секулярный тренд: история и перМ.: Медицина, 1990. – 384 с.
спективы // Физиология человека. – 2009. – Т. 35,
2. Боголепова И.Н. Структурные основы индиви- № 6. – С. 128-135.
дуальной вариабельности мозга человека // Вестник
4. Маркина Н.В., Попова Н.В., Полетаева И.И.
РАМН. – 2002. – № 6. – С. 31-35.
Межлинейные различия в поведении мышей, селекти-
86
рованных на большую и малую массу мозга // Журнал
высшей нервной деятельности им. И.И. Павлова. –
1999. – Т. 49, № 1. – С. 59-67.
5. Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека. – СПб.: Издательский дом СпбМАПО. – 2005. – 720 с.
6. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга: отдаленные последствия влияния некомфортных условий. – Хабаровск: Изд-во ДВГМУ. – 2002. – 162 с.
7. Рыжавский Б.Я., Литвинцева Е.М., Еременко И.Р.
и др. Экспериментальные модели акселерации // Дальневосточный медицинский журнал. – 2014. – № 4.С. 82-85.
8. Сауткин М.Ф., Стунева Г.И. Материалы многолетних исследований физического развития школьников //
Здравоохранение Рос. Фед. – 2005. – № 1. – С. 55-57.
9. Смирнов В.М. Нейрофизиология и высшая нервная деятельность детей и подростков. – М.: Академия,
2004. – 400 с.
10. Anderson В. Evidence from the rat for a general
factor that underlies cognitive performance and that relates
to brain size: intelligence? // Neurosci. Lett. – 1993. –
Vol. 153, № 1. – P. 98-102.
11. Diaz J.L. Brain weigths correlate with behavioral
parameters in individual inbred mice housed in a common
and enriched environment // Behav. Neural Biol. – 1988. –
Vol. 50, № 2. – P. 164-183.
12. Lenroot R.K., Gogtay N., Greenstein D.K., et
al. Sexual dimorphism of brain developmental trajectories during childhood and adolescence // Neuroimage. –
2007. – Vol. 3 6 , № 4 . – P. 1065-1073.
L i t e ra t u re
1. Avtandilov G.G. Medical morphology. – M.: Medicine, 1990. – P. 384.
2. Bogolepova I.N. Structural basis of individual
variability of human brain // RAMS reporter. – 2002. –
№ 6. – P. 31-35.
3. Godina E.Z. Secular trend: history and perspectives.
Human physiology. – 2009. – Vol. 35, № 6 – P. 128-135.
4. Markina N.V., Popova N.V., Poletaeva I.I. Interstrain
differences between mice behavior with high and low brain
weight // I.P. Pavlov Journal of Higher Nervous Activity. –
1999. – Vol. 49. – № 1. – P. 59-67.
5. Prives M.G., Lisenkov N.K., Bushovich V.I. Humans
anatomy. – SPb.: SpbMAPO publishing house. – 2005. –
P. 720.
6. Rizhavskii B.Ya. Brain development: postponed
influence of uncomfortable development conditions. –
Khabarovsk: FESMU publishing house. – 2002. – P. 162.
7. Rizhavskiy B.Ya., Litvinceva E.M., Eremenko I.P.,
et al. Experimental models of acceleration // Far Eastern
Medical Journal. – 2014. – № 4. – P. 82-85.
8. Sautkin M.F., Stuneva G.I. Materials of long-term
research of pupils development // Health Care of Russian
Federation. – 2005. – № 1. – P. 55-57.
9. Smirnov V.M. Neurophysiology and higher nervous
activity of children and teenagers. – M.: Academy, 2004. –
P. 400.
10. Anderson В. Evidence from the rat for a general
factor that underlies cognitive performance and that relates
to brain size: intelligence? // Neurosci. Lett. – 1993. –
Vol. 153, № 1. – P. 98-102.
11. Diaz J.L. Brain weigths correlate with behavioral
parameters in individual inbred mice housed in a common
and enriched environment // Behav. Neural Biol. – 1988. –
Vol. 50, № 2. – P. 164-183.
12. Lenroot R.K., Gogtay N., Greenstein D.K., et al.
Sexual dimorphism of brain developmental trajectories
during childhood and adolescence // Neuroimage. –
2007. – Vol. 36, № 4. – P. 1065-1073.
Координаты для связи с авторами: Рыжавский Борис Яковлевич – д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой
биологии и гистологии ДВГМУ, тел. 8-(4212)-76-13-96, e-mail: nauka@fesmu.ru; Литвинцева Екатерина
Марковна – канд. биол. наук, доцент кафедры химии ДВГМУ.
87